[发明专利]一种钨酸铋γ射线屏蔽材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种钨酸铋γ射线屏蔽材料及其制备方法，所述钨酸铋γ射线屏蔽材料的制备方法包括步骤：将提供的硝酸铋或氧化铋溶于硝酸水溶液中，得到酸性硝酸铋溶液；将提供的钨酸盐溶于水中，得到钨酸盐水溶液；在搅拌的条件下，将钨酸盐水溶液加入到酸性硝酸铋溶液中，然后调节体系PH为2～12，进行水热反应后，依次进行离心、洗涤、干燥，得到钨酸铋γ射线屏蔽材料。通过本发明的制备方法可以制备得到具有优异X、γ射线屏蔽性能的正交晶相绣球状钨酸铋、正交晶相圆饼状钨酸铋、四方晶相无定型花瓣状钨酸铋、或正交晶相、四方晶相混合钨酸铋。本发明提供的方法操作简单、能耗低、无毒无害容易实现。

技术领域

本发明涉及屏蔽材料领域，尤其涉及一种钨酸铋γ射线屏蔽材料及其制备方法。

背景技术

核能与核技术应用是一把双刃剑，人类在享受巨大福祉的同时，若使用或防护不当，产生的高能射线(X、γ射线、中子等)可对人类健康和生存环境造成重大危害。因此，新型、环保、高效的射线防护材料对于保障涉核人员和公众的生命健康具有重要意义。

传统辐射防护理论关于物质对射线的减弱效果主要取决于粒子的种类、能量以及材料的元素组成和密度等因素，国内外大多数辐射防护材料和制品也是基于上述理论设计开发出来的。现有的高能射线屏蔽材料主要为铅，但铅有毒性，生产过程及废弃物对环境污染很大，且对能量介于40～88KeV之间的射线存在“弱吸收区”。近年来，纳米功能粒子在辐射防护中的应用得到了广泛关注，据研究报道，由纳米WO₃、纳米Bi₂O₃制成的聚合物材料，其屏蔽性能要高于微米屏蔽体(董宇，2013；Tiamduangtawan et al.，2020)。此外，美国RST公司通过掺杂钽改性聚氯乙烯和聚乙烯，使上述聚合物材料的电子云结构类似于重金属元素，利用电子共振作用来吸收射线的能量，该材料的辐射防护效果要远远好于传统的辐射防护材料。因此，当前利用屏蔽体的“纳米效应”和“微观结构”来提升材料的屏蔽性能，是辐射防护的新方向，还有待于进一步研究。

钨酸铋(Bi₂WO₆)是一种典型的Aurivillius氧化物，具有钙钛矿层状结构，因其安全无毒、光催化性能优良以及物理化学性质稳定等特点而被广泛应用于光催化领域。钨酸铋光催化材料的制备方法有固相烧结法、溶剂热法、溶胶-凝胶法等，且这些方法都存在不同的缺点：固相烧结法对环境温度要求较高、能量消耗大、能源利用率低；溶剂热法所需的有机溶剂一般具有毒性、使用不当容易对身体和环境造成危害，且反应溶剂会给反应体系的稳定性带来安全隐患；溶胶-凝胶法在制备过程中消耗的原料多，经济效益不好。需要指出的是，现有技术中都是针对钨酸铋光催化材料设计研发的制备方法。然而，目前还没有提出一种操作简单、能耗低、无毒无害的制备方法来制备出具有特殊“形貌结构”的纳米钨酸铋材料，使其具有优异的γ射线屏蔽性能。

发明内容

鉴于上述现有技术中还没有提出一种操作简单、能耗低、无毒无害的制备方法来制备出具有特殊形貌结构从而具有优异γ射线屏蔽性能的钨酸铋纳米材料，本发明的目的在于提供一种钨酸铋γ射线屏蔽材料及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

本发明的第一方面，提供一种钨酸铋γ射线屏蔽材料的制备方法，其中，包括步骤：

提供硝酸铋或氧化铋及钨酸盐；

将所述硝酸铋或氧化铋溶于硝酸水溶液中，得到酸性硝酸铋溶液；

将所述钨酸盐溶于水中，得到钨酸盐水溶液；

在搅拌的条件下，将所述钨酸盐水溶液加入到所述酸性硝酸铋溶液中，然后调节体系pH为2～12，进行水热反应后，依次进行离心、洗涤、干燥，得到所述钨酸铋γ射线屏蔽材料。

可选地，所述钨酸盐选自钨酸钠、钨酸铵中的一种或两种。